苏国义

摘要 分析人教版教材中“细胞的能量通货ATP”所蕴含的生命观念，梳理教材内容涵盖的基本概念、生物学事实，并整合概念，从而渗透生命观念。

关键词 生命观念 核心素养 ATP

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

美国著名课程专家林恩·埃里克森提出了“观念为本的课程与教学”，学业标准的目标在于提升思维能力，而非掌握更多的事实内容。她认为，课程内容应该围绕学科观念进行选择，具体事实应该作为工具来帮助学生发展深层理解;教学重心应该从讲授事实转移到“使用”事实，以便教授和评价更深层次的理解;学习重心应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。

在生物学教学中，教师和学生都记住了许多生物学事实和概念，但却存在割裂、机械地照搬生物学概念。教师备课、上课基本上以考试能否过关为标准，来考查学生的掌握情况，很少挖掘这些知识隐含的生命观念。《普通高中生物学课程标准（2017年版》）将生命观念作为生物学核心素养之首，就是要凸显这些观念在生物学课程中的地位和育人价值。学生只有理解了生命的本质，才能将有关概念融会贯通，能够在学习、生活中，运用生命观念去分析和解决问题，进一步提升对生物学的理解。其实教材的每一章节都蕴含着大量生命观念素材，因此在教学中，教师要以细碎的、具体的事实性知识为基础，帮助学生概括为抽象的重要概念和大概念。下面以人教版《必修1·分子與细胞》教材中“细胞能量通货——ATP”一节的教学为例，谈谈生命观念的培养。

1 解读生命观念

生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。生命观念在高中生物学课程具体表现在结构与功能观、物质与能量观、进化与适应观、稳态与平衡观。生命观念是生物学核心概念的呈现方式，是贯穿不同内容的主线，更是对生物学事实的整合和提升。教师应要求学生不仅要掌握，而且要将所学的具体知识围绕核心概念整合内化成生命观念，并能用生命观念认识生物的多样性和统一性，形成科学的自然观和世界观，指导探究生命活动规律，解决实际问题。因此教师需仔细研究课程标准、研读教材，挖掘出教材中与生命观念相对应的具体生物学事实，并在教学过程中有意识地渗透这些观念。“细胞能量通货ATP”这一节所涉及的主要生命观念及对这些生命观念的理解见表1。

2 教学中如何培养生命观念

2.1 物质与能量观

物质与能量的主要观点表现为：生命是建立在特定的物质基础上，细胞内的化合物是重要的生命物质，能量是维持和更新生命的动力。能量是推动物质转变的助燃剂;物质的转变离不开能量的推动。物质的合成和分解总是伴随着能量的吸收和释放。

在学习第二章细胞中的元素和化合物后，学生己具备了有关能源物质的基本概念：葡萄糖是生命活动的主要能源：脂肪是生物细胞中的良好储能物质：初中学过植物细胞的叶绿体进行光合作用，把光能转化为有机物中的能量。在细胞生命系统中上，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，可以提供能量，说明物质是能量的载体。教师首先让学生在真实的情景中感受到真实的物质，课上以小组为单位，发放三磷酸腺苷二钠片实物及说明书，引导学生总结ATP的元素、化合物，思考这种化合物是为细胞提供能量的原因，从而引导学生联系生活经验，真切感知生命的神奇，来激发学生认知生命的兴趣。

紧接着，教师呈现“青蛙腓肠肌在不同能源物质处理下收缩情况”的实验视频：先制备青蛙坐骨神经一腓肠肌标本;再施加电刺激，耗尽能量：接着，对两块肌肉标本分别滴加葡萄糖溶液，ATP溶液，并用电刺激坐骨神经，观察肌肉收缩情况。实验结果发现，滴加ATP溶液的肌肉收缩明显。学生可以推断出ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。通过实验等活动亲身体验科学探究的的方法和技能，学生可能会发现肌肉收缩由ATP供能，此过程中会发生相应的物质变化，从而构建物质与能量的生命观念。

2.2 结构与功能观

生物体的结构与功能是相适应的，是生物体长期进化形成的，是生物体适应环境的一种体现。结构与功能相适应包括两层含义：一定的结构必然对应一定的功能：任何功能都需要一定的结构来实现。ATP具有驱动细胞生命活动的直接能源物质这一功能，教师引导学生根据结构与功能观来分析：ATP究竟有什么样的结构与功能相适应？ATP具有怎样的结构能直接为细胞生命活动供能？

教学过程中，教师要设计活动，让学生以利用生活中的实物或图画形式直观地表达细胞的成分与结构特征，直观显示结构。这样既符合学生的认知规律，抽象知识具体化，也能提高学生的学习兴趣。学生先自主阅读教材内容，然后分组讨论：明确ATP的分子名称、结构简式及高能磷酸键等知识。学生在兴趣的驱动下，探究ATP结构式，以小组为单位完成ATP结构简式的拼装。然后，教师邀请一个小组展示作品，3人相互合作展示，总结模型中每个构件的含义、数目。如有不完整的地方，可有其他小组同学评价、修正。学生在拼装ATP分子结构模型过程中，进一步加深对结构的理解，通过模型的构建，学生彻底弄清了ATP的各个组成部分。

学生通过一定的物质形式或思维方式来构建生物模型，对生物学知识进行研究和模拟，帮助其理解和掌握生物科学知识，同时为认识事物提供一种思路和方法。学生更能以积极主动的态度去发现和解决问题。因此，教师结合教学内容和学生己有知识，选择实际生活材料，创设特定问题情境，让学生对其中的生命现象进行解释，在尝试解释和归纳过程中学习新知，树立结构与功能相适应的生命观念。

2.3 进化与适应观

进化观是从历史的维度去进一步理解生命所建立起来的思想与观念。所有的生命现象，其最终的原因都要到进化里去寻找，因此，进化观是最具有生物学属性的观念群。进化观又包括以下具体的观念：遗传与变异、进化与适应、统一性与多样性。本节着重体现的是在生命系统的统一性上。在一线教学过程中，思维活跃的学生经常会提出：葡萄糖、脂肪，ATP等物质都含有能量，葡萄糖等能源物质为什么不能直接供能，而生命系统选择ATP为生命活动直接供能？除结构与功能观解释外，教师可以引导学生从进化的角度推测：腺嘌吟可能是较早产生的碱基。接着，学生可能又会提出问题：ATP中的碱基A能否换成其他碱基，如CTP、UTP、GTP、TTP？人体细胞中存在CTP、UTP、GTP、TTP吗？若存在，人体内能量的主要载体为什么是ATP？这时，教师要引导学生从进化观的角度分析，生物的蛋白质虽然千变万化，但是某些关键的结构域是很保守的，如ATP的催化位点。各种蛋白识别ATP的位点较多，所以ATP提供能量的范围更广。CTP、UTP、GTP、TTP等也有高能磷酸键，也是高能磷酸化合物。但在细胞中分工不同，主要表现在GTP主要用于合成蛋白质;CTP主要用于合成脂质;UTP主要用于合成多糖。所以在能量提供方面，大多数代谢反应是由ATP供能。植物、动物、细菌和真菌等细胞生物体内都选择ATP作为直接能源物质，这就说明生物界具有统一性，也反映生物有着共同的起源。

生命系统的正常运行和发展体现了进化与适应观。生命系统的正常运行是适应的表现，可见，进化是生物科学的基础。学习进化的观点能够帮助学生更好地理解生物学，因此，教师首先应该先行理解进化的涵义和进化的规律，再在教学中培养学生的进化观，使学生的生命观念全面发展。

2.4 稳态与平衡观

稳态是生命系统的特征，也是机体存活的条件。稳态是通过调节机制实现的动态平衡。调节机制使各种干扰保持在一定范围之内，使系统保持其协调稳定，呈现出平衡与运动的有机统一。细胞层次的稳态表现之一就在ATP与ADP的相互快速转化。学生自主分析材料——电鳗受到外界刺激，就会连续放电，电流10～15s后完全消失，经过极短时间后，就能恢复同等的放电能力，从而得出ATP在细胞内的含量很少，但是ATP与ADP在细胞内的相互转化却是十分迅速。紧接着，教师呈现相关资料，让学生得出“在活细胞中，ATP末端的磷酸基团的周转是十分快的”，进而让学生理解：ATP的消耗与再生是相对平衡的，ATP的含量因而维持在一个相对稳定的、动态平衡的水平。可见，细胞内ATP与ADP处于动态平衡之中，这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要意义。

教师在课堂教学中渗透稳态与平衡观的培养，可以帮助学生从系统整体的高度分析理解生命现象，同时使学生对稳态与平衡之间的关系有更深刻的认识，进而真正理解生命的本质，树立生命观念。

3 教学反思

生命科学如何体现生命性？教师在教学过程中应该把生命观念培养融合到概念、事实教学体系中，渗透到课堂教学的每一个环节。生命观念的达成需要一个长期逐渐的积累，不是一节课、一个单元就能建立的。当前教师对教学内容的组织还没有过渡到核心概念上来，对于生命观念的落实还有很大的提升空间。因此，要在教学中落实生命观念，就要求教师钻研课程标准，尽快转变教学理念，在教学中要注重与生活衔接，积极开设实验课程，引导学生构建生物模型，促进学生形成结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等生命观念，并且能用生命观念认识生命世界、解释生命现象、生物問题，进一步提升学生的生命观念与核心素养。

参考文献：

[1]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016，（10）：25-31.

[2]任晓米.例析高中生命科学教材涉及的生命观念及其教学策略[J].生物学教学，2018，（4）：29-30.